CN102734968A - 用于冷冻机的热交换系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于冷冻机的热交换系统，其设置于冷冻机和冷却塔之间，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能，所述热交换系统包括：增压泵，其通过管道连接于所述冷冻机；以及热交换装置，其通过管道连接于所述增压泵和所述冷却塔之间。本发明在不增加过多能耗和影响冷冻设备运行的情况下，有效地利用了冷冻机循环冷却水的热能，从而减少了能量的消耗，并节省了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷冻机的热交换系统及方法，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能。
背景技术
一方面，为了保证工艺厂房冬季温湿度的要求，工艺厂房内温度需要保证在20℃以上，现有技术主要通过蒸汽或电加热来加热冷空气；另一方面，冬季自来水水温较低，例如，在硅片制造的脱胶工艺过程中，硅片对水温比较敏感，一般要求水温在18℃以上，水温过低则会导致硅片变脆损坏，现有技术主要通过蒸汽或电加热来提升自来水的温度。
如上所述，现有技术主要是通过蒸汽或电加热来产生热能，其存在以下缺点：(1)由于地区限制，蒸汽存在无法供应的情况，如市镇郊区、新开发区等，而大多企业的生产制造车间都建于这些区域，此外，蒸汽运行成本较高，这大大提高了制造成本；(2)电加热技术由于配置功率大，能耗高，其应用受到一定的限制。
发明内容
基于上述情况，迫切需要寻找热源来满足工艺要求。由于冷冻机在运行过程中会产生热能，热能主要以循环冷却水作为载体，本发明利用板式热交换器、空调热盘管等作为热交换设备，通过热力计算、管道阀门设计改造，在不增加过多能耗和影响冷冻设备运行的情况下，达到利用冷冻机中的冷却水的热源的目的。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于冷冻机的热交换系统，其设置于冷冻机和冷却塔之间，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能，
所述热交换系统包括：
增压泵，其通过管道连接于所述冷冻机；以及
热交换装置，其通过管道连接于所述增压泵和所述冷却塔之间。
根据本发明的一个实施例，所述热交换装置包括空调机组热盘管，用于实现冷却水和空气之间的热交换。
根据本发明的另一个实施例，所述热交换装置包括板式热交换器，用于实现冷却水和自来水之间的热交换。
根据本发明的又一个实施例，所述热交换装置包括并联设置的空调机组热盘管和板式热交换器，所述空调机组热盘管用于实现冷却水和空气之间的热交换，所述板式热交换器用于实现冷却水和自来水之间的热交换。
有利地，所述管道上设有用于调节冷却水或自来水的流量的阀门。
本发明还提供一种热交换方法，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能，所述方法依次包括步骤：
a.利用增压泵对所述冷却水进行增压，以便于长距离输送；
b.将冷却水通过管道输送到热交换装置，并利用热交换装置将冷冻机中产生的冷却水的热能转换成可利用的热能。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤b中，所述热交换装置包括空调机组热盘管，利用所述空调机组热盘管实现冷却水与空气之间的热交换。
根据本发明的另一个实施例，在所述步骤b中，所述热交换装置包括板式热交换器，利用所述板式热交换器实现冷却水和自来水之间的热交换。
根据本发明的又一个实施例，在所述步骤b中，所述热交换装置包括并联设置的空调机组热盘管和板式热交换器，利用所述空调机组热盘管实现冷却水与空气之间的热交换，以及利用所述板式热交换器实现冷却水和自来水之间的热交换。
有利地，所述管道上设有阀门，利用所述阀门来调节冷冻水或自来水的流量。
本文的“冷空气”、“热空气”、“冷自来水”和“热自来水”是相对而言的，并不是绝对的，在通过热交换系统之前是“冷空气”和“冷自来水”，而在通过热交换系统之后是“热空气”和“热自来水”，“冷空气”的温度一般在5℃到10℃之间，“热空气”的温度一般在20℃到25℃之间，“冷自来水”的温度一般在5℃到10℃之间，“热自来水”的温 度一般在20℃到25℃之间。
工作原理：冷却水回水经冷冻机后温度一般可以达到30度以上，通过热交换装置换热后将热量传递给自来水或冷空气，降温后的冷却水回水回到冷却塔处，一般温度降低至28度左右；由于自来水流量比冷却水流量低，自来水温度可以从5度提升至20度以上，冷空气与冷却水通过热盘管换热后亦可以由10度提升至20度以上。
有益效果：本发明利用冷冻系统循环冷却水热源来加热冬季自来水及作为空调热水，能将脱胶机冬季自来水水温提升10度以上；工艺厂房温度达到20度以上。年节约蒸汽在100万元以上，效益显著。该技术应用领域较广，冬季水温加热、房间温度提升均可采用该技术。
而且，本发明不需要使用蒸汽或电加热来产生热源，还减少了设备维护及运行成本。
附图说明
图1是根据本发明的热交换系统的一个优选实施例的结构示意图；
图2是根据本发明的热交换系统的另一个优选实施例的结构示意图；
图3是根据本发明的热交换系统的又一个优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述根据本发明的用于冷冻机的热交换系统的不同优选实施例。
用于冷冻机的热交换系统100设置于冷冻机10和冷却塔40之间，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能。热交换系统100包括增压泵20和热交换装置30，其中增压泵20通过管道50连接于冷冻机10，热交换装置30通过管道50连接于增压泵20和冷却塔40之间。
实施例1
如图1所示，其示出了本发明的热交换系统100的一个优选实施例。在该实施例中，热交换装置30是空调机组热盘管31(例如，南京创元中央空调有限公司生产的AHU系列)，用于实现冷却水和冷空气之间的热交换。
32℃冷却水从冷冻机10中排出后，通过增压泵20进行增压，以便于长距离输送；将32℃冷却水通过管道50输送到空调机组热盘管31，同时外界的10℃冷空气也进入空调机组热盘管31，冷却水和冷空气在空调机组热盘管31内进行热交换，然后输出20℃以上的热空气到厂房内，并输出28℃冷却水到冷却塔40内。
实施例2
如图2所示，其示出了本发明的热交换系统100的另一个优选实施例。在该实施例中，热交换装置30是板式热交换器32(例如，山东北辰集团生产的BR20型板式热交换器)，用于实现冷却水和自来水之间的热交换。
32℃冷却水从冷冻机10中排出后，通过增压泵20进行增压，以便于长距离输送；将32℃冷却水通过管道50输送到板式热交换器32，同时将5℃冷自来水输送到板式热交换器32，在板式热交换器32内，冷自来水和冷却水在各自的管道内流动，实现冷却水和冷自来水之间的热交换，然后输出25℃热自来水用于例如硅片脱胶工艺，并输出28℃冷却水到冷却塔40内。
实施例3
如图3所示，其示出了本发明的热交换系统100的又一个优选实施例。在该实施例中，热交换装置30是并联设置的空调机组热盘管31和板式热交换器32。
一方面，32℃冷却水从冷冻机10中排出后，通过增压泵20进行增压，以便于长距离输送；将32℃冷却水通过管道50输送到空调机组热盘管31，同时外界的10℃冷空气也进入空调机组热盘管31，冷却水和冷空气在空调机组热盘管31内进行热交换，然后输出20℃以上的热空气到厂房内，并输出28℃冷却水到冷却塔40内。
另一方面，32℃冷却水从冷冻机10中排出后，通过增压泵20进行增压，以便于长距离输送；将32℃冷却水通过管道50输送到板式热交换器32，同时将5℃冷自来水输送到板式热交换器32，在板式热交换器32内，冷自来水和冷却水在各自的管道内流动，实现冷却水和冷自来水之间的热交换，然后输出25℃热自来水用于例如硅片脱胶工艺，并输出28℃冷却水到冷却塔40内。
脱胶机自来水升温改造节能分析：
11月自来水平均温度为16.5℃，最低温度为3～5℃，按照5℃计算，脱胶用自来水按照25℃计算，从10月下旬到次年4月上旬共6个月内，平均加热温差为(25-5)/2＝10℃。节能为：Q＝cmΔt＝1kcal/kg·℃×15×1000kg/h×(25℃-15℃)＝150000kcal/h；6个月折合蒸汽费：150000kcal/h/540kcal/kg*0.001*208元/吨*24h*180天*2＝499200元。
空调热水改造节能分析
根据设计院提供的设计参数，冬季1#厂房空调共需制热量为800KW，空调需要加热时间从12月份至2月份，共3个月；蒸汽单价按苏州标准为208元/吨。热负荷的回收分析同上，只是时间按照3个月计算。该制热量换算成热负荷＝800/2*860＝344000kcal/h；折合蒸汽费用＝344000kcal/h/540kcal/kg*0.001*208元/吨*24h*90天*2＝572416元。
从上面的数据分析可以看出，根据本发明的热交换系统的两项改造共计节约蒸汽费用＝499200+572416＝1071616元，而厂房按照本发明进行改造的费用一般在10W元以下，这可以看出本发明的热交换系统及方法具有特别显著的经济效益。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于冷冻机的热交换系统，其设置于冷冻机和冷却塔之间，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能，
其特征在于，所述热交换系统包括：
增压泵，其通过管道连接于所述冷冻机；以及
热交换装置，其通过管道连接于所述增压泵和所述冷却塔之间。
2.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换装置包括空调机组热盘管，用于实现冷却水和空气之间的热交换。
3.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换装置包括板式热交换器，用于实现冷却水和自来水之间的热交换。
4.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换装置包括并联设置的空调机组热盘管和板式热交换器，所述空调机组热盘管用于实现冷却水和空气之间的热交换，所述板式热交换器用于实现冷却水和自来水之间的热交换。
5.根据权利要求3或4所述的热交换系统，其特征在于，所述管道上设有用于调节冷却水或自来水的流量的阀门。
6.一种热交换方法，用于将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能，所述方法依次包括步骤：
a.利用增压泵对所述冷却水进行增压，以便于长距离输送；
b.将冷却水通过管道输送到热交换装置，并利用所述热交换装置将冷冻机循环冷却水的热能转换成可利用的热能。
7.根据权利要求6所述的热交换方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述热交换装置包括空调机组热盘管，利用所述空调机组热盘管实现冷却水与空气之间的热交换。
8.根据权利要求6所述的热交换方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述热交换装置包括板式热交换器，利用所述板式热交换器实现冷却水和自来水之间的热交换。
9.根据权利要求6所述的热交换方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述热交换装置包括并联设置的空调机组热盘管和板式热交换器，利用所述空调机组热盘管实现冷却水与空气之间的热交换，以及利用所述板式热交换器实现冷却水和自来水之间的热交换。
10.根据权利要求8或9所述的热交换方法，其特征在于，所述管道上设有阀门，利用所述阀门来调节冷冻水或自来水的流量。
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